Prestiżowe czasopismo "Nature Communications" opublikowało wynik najdokładniejszego na świecie testu symetrii między materią i antymaterią w atomie pozytonium wykonanego przez Zespół J-PET kierowany przez prof. Pawła Moskala z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Przygotowanie aparatury, wykonanie doświadczeń i analiza danych trwały aż 7 lat.
Naukowcy z Instytutu Fizyki UJ w artykule "Discrete symmetries tested at 10−4 precision using linear polarization of photons from positronium annihilations" opisali wyniki testów symetrii między materią i antymaterią poprzez badanie polaryzacji fotonów powstających w anihilacji elektronu z pozytonem. W badaniach wykorzystano atomy pozytonium zbudowane z elektronu i pozytonu, najlżejszych składników materii i antymaterii. Fotony powstające w anihilacji pozytonium posiadają energię milion razy większą niż fotony widzialne i ich polaryzacji nie można badać przy zastosowaniu technik znanych z optyki i fotoniki.
W doświadczeniu wykorzystano metodę opracowaną przez profesora Moskala i opublikowaną w 2016 roku w "Acta Physica Polonica B". Kierunek polaryzacji fotonu mierzony w niej jest w oparciu o rozproszenie fotonów na elektronach w scyntylatorach plastikowych, z których zbudowany jest tomograf J-PET.
Badania są współfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki poprzez grant w konkursie OPUS 18 oraz Projekt Flagowy Centrum Teranostyki finansowany w ramach Priorytetowych Obszarów Badawczych qLife i SciMat na Uniwersytecie Jagiellońskim. Zespół prof. Pawła Moskala w ramach tego projektu zaproponował przeprowadzenie dedykowanego eksperymentu o wysokiej precyzji, wykorzystując innowacyjne technologie rejestrowania fotonów, w celu zmierzenia światła wytwarzanego w anihilacji elektronu z pozytonen (w szczególności w anihilacji atomów pozytonium) pod kątem przetestowania przewidywań Modelu Standardowego lub alternatywnie, aby odkryć asymetrię między materią i antymaterią w sektorze elektromagnetycznym.
- Na Uniwersytecie Jagiellońskim zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy prototyp pierwszego na świecie pozytronowego tomografu emisyjnego działającego w oparciu o scyntylatory plastikowe. Przeprowadziliśmy wstępne badania pokazujące zdolność skontruowanego prototypu do pomiaru rozpadów atomów pozytonium na fotony. Zebraliśmy pierwsze dane i przetestowaliśmy symetrię między materią a antymaterią z precyzją kilka razy lepszą niż ta uzyskana w poprzednich eksperymentach. Już uruchomienie prototypu wykazało, że opracowana przez nas metoda umożliwia przeprowadzenie proponowanych badań ze znacznie wyższą precyzją niż w najlepszych poprzednich eksperymentach - wyjaśnia prof. Paweł Moskal i dodaje, że głównym rezultatem projektu będzie głębsze zrozumienie materii we Wszechświecie i interakcji elektromagnetycznych odpowiedzialnych za istnienie atomów, cząsteczek i nas samych.
Zdjęcie tomografu i idea doświadczenia przeprowadzonego przez zespół prof. Pawła Moskala
